石墨烯/纯钛基复合材料的制备及其导电性能的研究

运用球磨分散结合粉末冶金法成功制备了石墨烯纳米片增强纯钛复合材料.复合材料的制备过程主要包括复合粉末的制备、复合材料的压制成型以及高温烧结3个过程.使用OM、SEM、XRD和拉曼光谱等检测手段对制备的复合材料的组织、物相组成以及石墨烯片的缺陷和层数进行了分析检测.运用显微硬度计和四探针电阻仪对最终烧结成型的纯钛块体及石墨烯增强钛基复合材料的硬度和电阻率进行表征.结果表明:石墨烯片分散在复合材料的组织中,添加石墨烯片能显著影响钛基材料的性能,复合材料的硬度和电导率随石墨烯片含量的添加而增大.当石墨烯的添加量为0.3%(w)时,复合材料的硬度达到最大(429 HV),与同样条件烧结的纯钛硬度相比(234 HV)提高80%.其导电率是在石墨烯的添加量为0.4%时才达到最大值(432S·m~(-1)),与同样条件烧结的纯钛的导电率(158 S·m~(-1))相比提高了1.73倍.文章分析了复合材料的硬度和导电性能增强的原因.     

放电等离子烧结合成TiC/TiB_2颗粒增强的超细晶钛基复合材料

采用放电等离子烧结技术结合非晶晶化法制备了不同体积分数的TiC/TiB2颗粒增强的超细晶钛基复合材料.运用X射线衍射分析、扫描电子显微镜和万能材料试验机等实验手段,对合成的超细晶钛基复合材料进行测试分析.结果表明：随着外加TiC/TiB2颗粒的增加,钛基复合材料试样的致密度逐渐降低.TiC颗粒与基体不发生反应,而TiB2颗粒的加入改变了TiB2颗粒与基体界面的组织形貌,但对远离界面处的基体组织形貌没有影响,其组织均由-Ti（Nb）相和（Cu,Ni）-Ti2相组成,且-Ti（Nb）相连续分布.同时,TiC颗粒的增强效果优于TiB2颗粒,35vol.%（体积分数）TiC颗粒增强的复合材料试样的断裂强度最高,达2209MPa.     

原位混杂增强钛基复合材料的制备与组织分析

理论上分析了由Ti-B4C-C系原位自生制备TiB晶须(TiBw)和TiC颗粒(TiCp)混杂增强钛基复合材料的可行性. 运用热分析方法(DSC)研究了一定量的钛粉、碳化硼粉与碳粉的混合粉末在加热过程中的反应情况. 结果显示复合材料原始粉末加热过程中在940～1 150 ℃这一温度范围内发生剧烈的放热现象,有可能生成了新相. XRD检测分析结果显示在烧结态材料中形成了TiB与TiC,而且TiC的含量随所添加的C含量增加而增加. OM与SEM分析表明复合材料中存在棒状TiB晶须和近似等轴状TiC颗粒两种不同形态的增强体,并且两种增强种体均匀的分布在基体中. 实验结果表明,可以采用反应热压法由Ti-B4C-C系制备原位自生TiB晶须和TiC颗粒混杂增强的钛基复合材料.     

下期发表论文摘要预报

原位合成 Ti C/Ti复合材料的微结构和力学性能吕维洁 ,　张　荻 ,　张小农 ,　吴人洁(上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室 ,上海 2 0 0 0 30 )摘　要 :利用钛与碳之间的反应 ,经非自耗电弧熔炼工艺 ,简洁、低成本地制备了 Ti C增强的钛基复合材料 .借助光学金相显微镜和透射电镜分析了复合材料的微结构 ,测定了原位合成钛基复合材料的力学性能和硬度值 .结果表明 ,原位合成增强体 Ti C均匀地分布在基体钛合金中 ,增强体主要呈树枝晶状和等轴、近似等轴状 .由于增强体Ti C与基体合金的热膨胀系数存在较大的差异 ,在基体钛合金中形…     

工业TiOSO4液直接沉淀法制备二氧化钛/膨胀石墨吸附-光催化材料

以工业钛液为钛源,通过插层、包覆引入到可膨胀石墨上,经高温膨胀制备得到高膨胀体积二氧化钛/膨胀石墨复合材料. 分别用扫描电镜、红外光谱仪、X射线衍射仪和电子能谱对复合材料进行表征. 结果发现：工业钛液直接沉淀制备的复合材料中二氧化钛能较好固着于膨胀石墨表面,随钛液加入量增加,二氧化钛/膨胀石墨复合材料的含钛增加但膨胀体积减小. 复合材料中二氧化钛为锐钛型与金红石型的混和型态. 红外光谱分析表明复合材料保持了类拟膨胀石墨的性能. 复合材料的脱色效率优于纯膨胀石墨.     

石墨烯/Cu基复合材料的制备及摩擦学性能研究

利用原位还原技术制备了Cu/石墨烯基纳米复合材料.以纳米Cu/石墨烯基复合微粒为原料,利用球磨技术将Cu/石墨烯基复合微粒与Cu粉复合.利用冷压成型技术制备石墨烯/Cu基复合材料,得到目的产物.利用高速环块摩擦磨损试验机考察目的产物的摩擦学性能,发现石墨烯的加入提高了材料的减摩性能.     

Ti基六钛酸钾涂层复合材料生物相容性的实验研究

应用小鼠成骨细胞系OCT-1细胞对两种植入性材料(纯钛及钛基六钛酸钾涂层复合材料)进行体外细胞培养,比较二者的生物相容性.结果显示钛基六钛酸钾涂层复合材料的生物相容性和纯钛材料相当;连续培养可提高材料的生物相容性,材料表面的平整程度对其表面细胞生长状况起着重要的作用.     

杂多酸-钛凝胶-聚乙烯基吡咯烷酮复合材料的制备与性能

以原位复合溶胶-凝胶新型制备方法,利用不同相对分子质量乙烯基吡咯烷酮预聚物产生的位阻效应阻碍钛凝胶团聚,将具有Keggin结构的磷钨酸和磷钼酸分别嵌入钛凝胶中制备杂多酸-钛凝胶-聚乙烯基吡咯烷酮复合材料。利用傅里叶红外分析仪、X线衍射仪和紫外-可见分光光度计对所制备材料的结构和性能进行分析,结果表明:复合材料中保留着部分Keggin结构,其大部分已经消失,形成新的晶体结构;在紫外光的照射下,复合材料由淡黄色变为蓝色,经过20min光照后仍未饱和,之后,将材料置于无光的环境中,其很快变回淡黄色。     

镀钛金刚石增强玻璃基复合材料的性能

现代电子封装迫切需要开发新型高导热陶瓷(玻璃)基复合材料.本文在对镀钛金刚石进行镀铜和控制氧化的基础上,利用放电等离子烧结方法制备了金刚石增强玻璃基复合材料,并观察了其微观形貌和界面结合情况,测定了复合材料的热导率和热膨胀系数.实验结果表明:复合材料微观组织均匀,Ti/金刚石界面是复合材料中结合最弱的界面,复合材料的热导率随着金刚石粒径和含量的增大而增加,而热膨胀系数随着金刚石含量的增加而降低.当金刚石粒径为100μm、体积分数为70%时,复合材料热导率最高达到了40.2W·m-1·K-1,热膨胀系数为3.3×10-6K-1,满足电子封装材料的要求.     

增强体TiB和TiC在Ti中的原位生成

分析了增强体ＴｉＢ和ＴｉＣ在Ｔｉ中的原位生成原理,研究了利用Ｂ４Ｃ粉末与海绵Ｔｉ混合熔炼制备钛基复合材料的技术．结果表明,ＴｉＢ和ＴｉＣ以纤维状或树枝状的形式在Ｔｉ中生长,且分布均匀．     

纳米金属基复合材料、生物材料、磁性材料及界面微结构的研究进展

综述了纳米复合材料、生物材料、磁性材料及界面微结构的研究进展;特别是该课题组近几年在金属基复合材料、钛基生物医学材料和双相纳米永磁复合材料界面等微观结构的研究成果.     

超高温陶瓷基复合材料制备与性能的研究进展

综述超高温陶瓷基复合材料的研究体系,制备技术,材料力学、抗氧化、抗烧蚀性能等方面的研究进展,重点关注碳化物、硼化物陶瓷基复合材料以及连续纤维增韧陶瓷基复合材料体系,简述烧结致密化制备工艺和连续纤维增韧陶瓷基复合材料的制备方法,重点解释碳纤维(Cf)在微观结构层面对于ZrB_2-SiC复合材料力学性能的影响,着重分析ZrC-SiC和ZrB_2-SiC复合材料的高温抗氧化和抗烧蚀性能,对超高温陶瓷基复合材料面临的挑战和发展前景进行了展望。     

原位合成颗粒增强镁基复合材料研究进展

综述了近年来国内外原位合成镁基复合材料的主要制备方法和原理,分析了不同制备技术的优点和存在的不足．对原位合成镁基复合材料性能分析表明,通过原位合成技术将镁合金制成复合材料,可使其耐磨性和高温性能获得改善．     

原位合成TiC／Ti复合材料的微结构和力学性能

利用钛与碳之间的反应,经非自耗电弧溶炼工艺,简洁,低成本地制备了TiC增强的钛基复合材料,借助光学金相为微镜和透射电镜分析了复合材料的微结构,测定了原位合成钛基复合材料的力学性能和硬度值,结果表明,原位合成增强体TiC均匀地分布在基体钛合金中,增强体主要呈树枝晶状和等轴,近似等轴状,由于增强体TiC与基体合金的热膨胀系数存在较大的差异,在基体钛合金中形成同密度的位错,增强体与基体界面洁净,没有任何界面反应,复合材料的力学性能和硬度与基体钛合金比较有了明显的提高,铝元素的加入,不仅固溶强化了基体钛合金,同时使增强体更为细小,也有利于提高复合材料的性能。     

原位内生颗粒增强铝基复合材料研究进展

综述了原位内生颗粒增强铝基复合材料的研究现状,从增强相选择材料制备技术、界面表征、机械性能、反应机理等各个领域,详尽阐述了原位内生颗粒增强铝基复合材料的特点,并指出今后研究方向.     

TiC颗粒增强钛基复合材料的热变形行为及加工图

在Gleeble-1500热模拟实验机上对原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料进行热压缩实验,研究变形温度为700～950℃,应变速率为0.001～1s-1时的热变形行为.研究结果表明:变形温度和应变速率对流变应力有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而升高.原位生成钛基复合材料在(α+β)相区激活能为357.09kJ/mol,β相区激活能为227.18k.J/mol,采用Zener-Hollomon参数法构建其高温塑性变形的本构关系.根据动态材料模型,建立原位生成钛基复合材料的加工图,并确定热变形的流变失稳区域.     

硬质合金颗粒增强铁基复合材料的三体磨料磨损性能

以回收的钨钴钛类硬质合金为增强颗粒,采用负压铸渗工艺制备了颗粒增强高铬铸铁基复合材料,并借助于金相分析和X射线衍射等手段研究了复合材料的微观界面.由于铸渗过程中增强颗粒的部分熔解及W、C、Co和Fe等元素的扩散,在界面处产生了Fe3 W3C、CO3W3C等化合物,形成了明显的过渡层,从而确保了增强颗粒与基体之间为冶金结合.利用三体磨料磨损试验机研究了复合材料的磨损性能,结果表明:磨损过程分为4个阶段,复合材料的体积磨损量随着磨损试验的进行先下降后上升,其中在第3阶段迭到最低值;复合材料的体积磨损量随着磨料粒度增大而逐渐增加.将制备的复合材料同工程中常用的热处理态高铬铸铁以及WC颗粒增强高铬铸铁基复合材料进行了耐磨性对比,发现其体积磨损量显著低于高铬铸铁,而与WC颗粒增强高铬铸铁基复合材料差别不大,显示出优异的性能价格比.     

原位合成TiB/Ti复合材料的微观结构及力学性能

利用钛与硼之间的自蔓延高温合成反应经普通的熔铸工艺原位合成制备了TiB增强的钛基复合材料.通过XRD、SEM、TEM和HREM等分析方法测试了合成材料的物相及微观结构.结果表明原位合成的增强体为TiB,合金化元素铝的加入并不导致新相形成,增强体均匀地分布在基体合金上.由于TiB的B27结构导致TiB易于沿[010]方向生长而长成短纤维状.增强体与基体合金界面非常洁净,没有任何界面反应.由于原位合成增强体的加入,复合材料的力学性能与基体合金比较有了明显的提高.     

铝基复合材料的制备及其耐磨性能研究

介绍了在真空条件下利用电磁搅拌技术与机械搅拌技术复合法制备含量为10%的α-Al2O3颗粒增强铝基复合材料和基体材料的方法,并分别测试分析了复合材料和基体的摩擦磨损性能.结果表明,α-Al2O3颗粒增强铝基复合材料的磨损量明显低于基体的,且摩擦因数也小于基体的摩擦因数.     

SiCp/A356复合材料的制备质量检验及控制

针对搅拌铸造制备SiC颗粒增强铝基复合材料的特点,提出了材料复合质量的快速检验方法和质量评判方法,讨论了控制及提高材料复合质量的方法和途径.以此为基础制备出了分布均匀、孔隙率低、含SiC的体积分数为20%的颗粒增强铝基复合材料,并采用所制备的铝基复合材料制造出了我国高速列车制动盘.